Små bobler på elektroderne er nøglen til at fremskynde kemiske processer

Ny Curtin University-ledet forskning har vist dannelsen af ​​bobler på elektroder, normalt anset for at være en hindring, kan være gavnligt, med bevidst tilføjede bobler, eller oliedråber, i stand til at accelerere processer som fjernelse af forurenende stoffer som kulbrinter fra forurenet vand og produktion af klor.

Dr. Simone Ciampi, fra Curtin's School of Molecular Life Sciences, forklaret, at mange industrielle processer er elektrokemiske, hvilket betyder, at den ønskede kemiske reaktion for at skabe et slutprodukt assisteres af strømmen af ​​elektriske strømme.

"Elektroder hjælper kemikere med at opnå de nødvendige elektrokemiske reaktioner, såsom ved rensning af aluminiumoxid, og teknologien, der bruges til at producere klor til svømmebassiner, " sagde Dr. Ciampi.

"Ofte i løbet af deres brug, små gasbobler begynder at dannes på disse elektroder, blokerer dele af deres overflade. Disse bobler forhindrer frisk opløsning i at nå elektroderne, og derfor, bremse de nødvendige reaktioner.

"Man troede generelt, at disse bobler i det væsentlige forhindrede elektroden i at fungere korrekt, og boblernes udseende var en dårlig ting. Imidlertid, vores nye forskning tyder på noget andet, " sagde Dr. Ciampi.

Ved hjælp af fluorescensmikroskopi, elektrokemi og multi-skala modellering, forskerholdet viste, at i nærheden af ​​bobler, der klæber til en elektrodeoverflade, værdifulde kemiske reaktioner forekommer under forhold, hvor sådanne reaktioner normalt ville blive betragtet som umulige.

Medforsker Dr. Yan Vogel, også fra Curtin's School of Molecular and Life Sciences, sagde, at det var disse 'umulige' reaktioner, der opstod i boblernes corona, der vækkede holdets interesse, og berettigede yderligere udforskning.

"Vi afslørede for første gang, at den omgivende overflade af en elektrodeboble akkumulerer hydroxidanioner, til overraskende store koncentrationer, " sagde Dr. Vogel.

"Denne population af negativt ladede ioner omkring bobler er ubalanceret af ioner med det modsatte fortegn, hvilket var ret uventet. Normalt ladede kemiske stoffer i opløsning er generelt afbalancerede, så denne opdagelse viste os mere om boblers kemiske reaktivitet.

"Dybest set har vi lært, at overfladebobler faktisk kan fremskynde elektrokemiske reaktioner, hvor små molekyler er forbundet til at danne store netværk af molekyler i en polymer, som i kamerafilm eller displayenheder som glukosesensorer til blodsukkerovervågning."